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出版者:Woodhead Publishing Ltd

作者:Gunn, Robert N. 编

出品人:

页数:216

译者:

出版时间:1997-10

价格:$ 271.20

装帧:

isbn号码:9781855733183

丛书系列:

图书标签:

• 不锈钢
• 双相不锈钢
• 材料科学
• 金属材料
• 腐蚀
• 焊接
• 热处理
• 力学性能
• 应用
• 工业材料

精选工程材料手册：高温合金与特种陶瓷 （本书简介） 本手册致力于为材料工程师、研发人员及设备设计者提供一套全面、深入且实用的工程材料技术指南，重点聚焦于高温合金、耐热陶瓷以及先进复合材料领域。本书旨在填补现有材料工程文献中对特定尖端材料系统描述不足的空白，尤其侧重于这些材料在极端环境下的性能表现、制造工艺控制及其失效分析方法。 本书的结构经过精心设计，旨在实现理论深度与实际应用指导的完美结合。全书共分为六大部分，涵盖了从基础理论到前沿应用的完整知识体系。 --- 第一部分：高温合金的微观结构与热力学基础 (约 300 字) 本部分深入探讨了镍基、钴基及铁基高温合金的微观结构演变规律。重点解析了γ' 相（Ni3(Al, Ti)）在不同温度范围内的析出动力学、尺寸效应及其对蠕变性能的决定性影响。我们详细阐述了固溶强化元素（如 Re, W, Mo）和晶界强化机制的原子尺度模型。 此外，本部分还回顾了高温合金的热力学稳定性。通过相图分析和 CALPHAD（计算相图）方法的应用，读者将掌握预测合金在长时间高温暴露后，有害相（如 σ 相、μ 相）形成的可能性和速率。材料选择不再仅仅依赖经验，而是基于精确的热力学预测。针对铸造高温合金和粉末冶金高温合金，本章还比较了其晶体生长控制技术，例如定向凝固（DS）和单晶（SC）技术如何最大限度地抑制晶界滑移和扩散路径，从而实现超高工作温度。 第二部分：先进陶瓷材料的力学行为与制备 (约 300 字) 本卷聚焦于氧化物、氮化物及碳化物陶瓷在承受机械载荷和热冲击时的独特行为。与金属材料不同，陶瓷的失效机制高度依赖于微裂纹的萌生和扩展。我们详细分析了断裂韧性（KIC）的增强机制，包括晶粒钉扎、裂纹偏转和转变增韧（如氧化锆的相变增韧）。 制备工艺是决定陶瓷性能的关键。本部分系统介绍了先进的陶瓷成型技术，包括但不限于：热等静压（HIP）、反应烧结以及利用增材制造技术（如光固化陶瓷浆料打印）实现复杂几何形状的精密制造。针对陶瓷在极端热循环下的应用，我们深入研究了热膨胀系数的匹配性、热导率的各向异性对结构完整性的影响，并提供了表面涂层技术（如热障涂层 TBCs）的最新进展，以保护底层基体陶瓷。 第三部分：复合材料的界面工程 (约 350 字) 本部分是全书的亮点之一，专门探讨了纤维增强复合材料（FRC）的界面科学。高性能复合材料的优越性很大程度上取决于纤维与基体之间的界面键合质量。我们详细分析了化学键合、物理锚固和梯度界面设计对载荷传递效率的影响。 书中特别关注了耐高温应用中的陶瓷基复合材料（CMC），如碳化硅纤维增强碳化硅基体（SiC/SiC）复合材料。我们深入剖析了这些材料在氧化气氛下，特别是水蒸气环境下，如何通过形成原位保护性氧化层（如 SiO2）来抑制氧化侵蚀，以及如何通过优化纤维编织结构（如三维编织）来提高材料的抗剥落和抗层裂能力。针对疲劳载荷，本部分提供了先进的损伤演化模型，用以预测不同纤维体积分数和铺层角度下的寿命评估。读者将获得一套系统的界面设计参数，指导新型 CMC 结构的开发。 第四部分：极端环境下的材料腐蚀与防护 (约 250 字) 本章聚焦于材料在高温气动环境、熔盐环境以及化学腐蚀性介质中的性能退化。我们超越了传统的氧化皮形成理论，深入探讨了高温硫化、氮化等复杂多组分气体的侵蚀机制。针对燃气轮机叶片和核反应堆部件，我们详细分析了热腐蚀的电化学机理，以及如何通过合金设计（如提高 Cr 和 Al 含量）来调节氧化物/硫化物/金属的竞争性生长。 防护策略方面，本书提供了关于扩散涂层（如渗铝、渗硅）的详细制造参数和失效模式分析。此外，针对先进的能源系统（如熔盐堆），我们还评估了液态金属和熔盐对结构材料的溶解和选择性浸蚀效应，并对比了先进的热障涂层（TBCs）和原位自修复涂层在延长服役寿命中的潜力。 第五部分：无损评估与性能表征技术 (约 150 字) 为了确保极端环境下材料的可靠性，精确的无损评估（NDT）至关重要。本部分介绍了针对多孔陶瓷和纤维增强复合材料的超声波C扫描和X射线层析成像（XRT）技术。我们提供了如何利用这些技术识别微孔隙率、纤维断裂和界面脱粘的定量判据。此外，还涵盖了先进的高分辨透射电镜（HRTEM）在分析晶界结构和析出相尺寸上的应用，以及原位拉伸测试与同步辐射技术的结合，用以实时观测材料在载荷下的微观变化。 第六部分：案例研究与未来展望 (约 100 字) 最后一部分通过具体的工程应用案例，整合前述知识。我们分析了下一代航空发动机热端部件、核聚变反应堆包层材料以及先进地热发电系统的材料选型挑战。本书的结论部分展望了高熵合金（HEA）和梯度功能材料（GRM）在继承优异综合性能方面的巨大潜力，并提出了未来材料科学研究的重点方向，强调跨学科集成方法的重要性。 --- 目标读者： 航空航天工程师、燃气轮机设计师、核能材料科学家、特种化工设备制造商、以及从事高性能材料研发的高校研究人员和研究生。 本书特点： 理论推导严谨，图表数据详实，特别侧重于材料在超过 1000°C 工作环境下的行为建模与实际控制。它不是一本概述性的材料百科全书，而是一本解决极端工程挑战的深度技术参考书。

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读完前几章，我发现这本书的叙事风格非常严谨，学术气息浓厚，几乎每一个论断都有详实的实验数据支撑，这对于追求精确性的读者来说无疑是福音。然而，这种高度的专业性也带来了一个小小的挑战：对于刚从通用不锈钢转向双相钢领域的研究生来说，可能需要花费大量时间去理解文中的各种缩写和默认的材料学前提知识。我特别想知道作者对“疲劳-腐蚀协同作用”的理解。在许多海洋结构应用中，载荷和腐蚀环境是同时存在的，这种耦合效应远比单独的疲劳或腐蚀要复杂得多。这本书是否提出了针对性的寿命预测模型？另外，关于“成本效益分析”的部分如果能更深入一些就更好了。双相钢虽然性能优异，但其成本远高于传统奥氏体钢，如何在保证安全性的前提下，通过优化厚度设计或选择特定等级的钢材来实现经济性，是一个实际操作中经常遇到的权衡问题。

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初次翻阅，这本书的排版和图表质量给人留下了深刻印象，清晰的显微照片和拉伸曲线让复杂的材料行为变得直观易懂。不过，我感觉它在“应用工程”层面的着墨稍显不足。比如，对于设计工程师而言，我们更需要的是可靠的、经过大量验证的设计许用应力数据，以及不同标准（ASTM、EN等）对同一种钢种的性能定义差异。这本书似乎更偏向于“材料冶金”的理论阐述，虽然这本身无可厚非，但如果能在附录中加入一些常用牌号的机械性能数据库和推荐使用温度范围的速查表，对一线工作者会方便许多。我对其中关于“表面工程”的章节尤为期待，特别是如何通过表面改性技术，比如高能离子注入或等离子喷涂，来进一步提升双相钢的耐磨损性。如果能涵盖新一代超双相钢（Super Duplex）和超级双相钢（Super Duplex）在开发过程中的挑战，以及如何通过先进的计算材料学（ICME）方法来加速材料筛选，那么这本书的价值会更上一层楼。

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从整体结构上看，这本书似乎采取了一种由基础理论到前沿应用的递进式编排，逻辑性极强。我欣赏作者在处理“标准”问题时的中立态度，没有过度偏袒任何一家供应商或技术路线。不过，我个人认为，对于“失效分析”这一关键环节，内容略显保守。在实际工程事故调查中，我们面对的往往是遭受了未知复杂环境侵蚀的材料。一本顶尖的专业书，应当提供一套系统化的、基于微观证据的失效诊断流程图，比如如何通过能谱分析（EDS/WDS）来快速识别腐蚀产物中的特定元素，或者如何通过透射电镜（TEM）来区分晶间腐蚀和点蚀的初期形态。此外，鉴于环保法规日益严格，书中对于“可持续性”的探讨是否触及了回收再利用的冶金挑战？例如，如何经济有效地将含有高镍铬元素的双相钢废料重新熔炼并控制其相平衡，这关乎行业长远发展。这本书的价值正在于其对这些“硬骨头”问题的深入挖掘。

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这本关于双相不锈钢的书籍，从目录上看，似乎专注于材料科学的深层剖析，特别是那些涉及微观结构演变和复杂相变的部分。我期待它能深入探讨奥氏体和铁素体相在特定热处理条件下的相互作用机制，也许还会涉及到晶界处的析出相，比如σ相或α'相的形成与抑制策略。如果这本书能够提供关于不同合金设计路线对耐腐蚀性，尤其是对氯化物应力腐蚀开裂（SCC）性能影响的详细对比分析，那将是极具价值的。我个人更关注的是材料在极端环境下的长期服役行为，比如在高温、高压、强酸性介质中的蠕变和疲劳性能。希望作者能提供一些实际案例研究，展示这些高级不锈钢在石油天然气、海洋工程或化学加工行业中的应用瓶颈与突破口。关于制造工艺的讨论，例如焊接热影响区（HAZ）的微观结构控制，也是我非常感兴趣的部分，毕竟焊接是决定材料最终性能的关键步骤。总而言之，这本书似乎瞄准的是专业工程师和研究人员，提供的是技术深度而非科普广度。

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这本书的深度显然是为行业资深人士准备的，它避开了那些人尽皆知的常识性内容，直接切入了材料科学的前沿争议点。我注意到其中对“缺陷敏感性”的讨论非常到位，特别是关于氢致脆化在双相结构中的行为模式。在氢气输送或酸洗工艺中，氢原子在铁素体和奥氏体相中的扩散速率和富集区域的差异，是决定材料安全性的关键因素。如果书中能提供更精细的有限元模拟结果，展示在不同应力集中区域，氢是如何引发微观裂纹的萌生和扩展的，那将是非常震撼的学术贡献。我同时关注到它对“增材制造”（3D打印）双相不锈钢的研究进展是否有所涵盖。毕竟，增材制造带来的快速凝固和非平衡态组织，对双相钢的微观结构控制提出了全新的难题。这本书若能提供关于“定向凝固”对相含量影响的独到见解，无疑将成为该领域的里程碑著作。

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